硅基微电子技术正逼近其物理性能极限，二维材料因原子级厚度和优异电子特性被视为延续算力增长的关键候选。然而，其缺乏三维化学结构，导致难以在表面直接生长高质量绝缘介电层，长期制约晶体管实用化。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校材料科学与工程系教授Qing Cao与美国能源部国家能源技术实验室合作，发现源自烟煤的碳纳米点——尺寸为1至5纳米、厚度为单原子层的类石墨烯颗粒——可作为原子尺度界面粘合剂。

该碳纳米点能有效促进与石墨烯、二硫化钼等二维材料的结合，不与导电通道发生杂化，从而形成洁净界面，并支持超薄、热稳定性良好的介电层生长。

Cao指出，该方法解决了二维材料上难以构建高性能介电层这一长期瓶颈，碳纳米点作为底涂层，使高质量薄介电层的可控生长成为可能，是制造二维晶体管的关键步骤。

相关成果发表于《自然-通讯》，所制介电层等效氧化层厚度达0.6纳米，漏电流密度低于0.1毫安/平方厘米，优于IEEE《国际器件与系统路线图》设定的行业目标。

基于该技术制备的场效应晶体管及集成逻辑门可在约0.5伏电压下工作，显著低于当前先进硅基技术0.6至0.8伏的工作电压范围，有助于降低计算能耗。

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